Java游戏服务器开发之行为树

我就是我 2022-05-24 10:44 434阅读 0赞

Java游戏服务器开发之行为树  
之前有看到过状态机、行为树这一块的内容，但是没有认真细看，现在终于静下心来认真看了看，就看了别人的实现方式(网上代码没有Java实现的)，  
然后使用Java语言实现了一下  
运行之后，在回头看代码，果然又清晰了一些  
希望写完这篇博客之后，能认识的更深刻一些，哈哈。  
首先，要先感谢下这几位博主，里面的一些概念及代码都是参考这几个小哥来写的。  
https://www.cnblogs.com/designyourdream/p/4459971.html  
https://segmentfault.com/a/1190000012397660\#articleHeader8

https://blog.csdn.net/luyuncsd123/article/details/18351137

一、先看下项目目录  
代码在src下面，配置文件基本没有  
结构如下，--指向文件夹  -->指向具体类  
src  
\--com.lizhao  
\--ai正式代码  
\--abs各个接口的基类  
\--common通用类，这里放的是枚举类  
\--ifs接口  
\--composite继承IComposite的接口  
\--impl各种行为的实现类，最小单元  
\--action  
\--composite  
\--condition  
\-->BehaviorTree行为树  
\-->BehaviorTreeBuilder树生成类  
\--tree不用看

\-->Main测试方法

![20180525163612158][]

任何行为都会有执行状态

package com.lizhao.ai.common;
    		public enum EStatus {
    		  Invalid,   //初始状态
    		  Success,   //成功
    		  Failure,   //失败
    		  Running,   //运行
    		  Aborted,   //终止
    		};

二、从各个接口来看，继承关系。  
IBehaviour一个最基本的节点，是一个抽象接口，所有的接口都是继承自他。  
不含有子节点(叶子节点)  
IAction，游戏中的具体执行操作，比如攻击，捡物品，跑路等  
ICondition，游戏中用来判断的一些条件(比如是否看到玩家，地上是否有金币)，成功就返回success，失败就返回分failure  
含有子节点(组合、枝干节点)  
IDecorator，装饰器，将子节点的操作中添加细节，比如重复操作该子节点，具体代码见下篇  
IComposite，复合节点，将多个节点进行组合。  
ISequence，顺序器，组合到一起的节点会顺序执行，直到全部执行完毕或者某个返回failure  
比如组合ABCD节点，顺序就是A-success-B-success-C-success-D-success，  
在B那里返回failure，则不会执行到C,A-success-B-failure  
ISelector，选择器，组合到一起的节点会顺序执行，直到全部执行完毕或者某个返回success  
比如组合ABCD节点，顺序就是A-failure-B-failure-C-failure-D-failure,  
在B那里返回success，则不会执行到C,A-failure-B-success  
IParallel，并行器，多个子行为同时执行，当满足条件的时候跳出 具体代码见下篇

![2018052516362722][]

里面的实现列出

/**
    			 * Behavior接口是所有行为树节点的核心，且我规定所有节点的构造和析构方法都必须是protected，以防止在栈上创建对象，
    			 * 所有的节点对象通过Create()静态方法在堆上创建，通过Release()方法销毁
    			 * 由于Behavior是个抽象接口，故没有提供Create()方法，本接口满足如下契约
    			 * 在Update方法被首次调用前，调用一次OnInitialize函数，负责初始化等操作
    			 * Update（）方法在行为树每次更新时调用且仅调用一次。
    			 * 当行为不再处于运行状态时，调用一次OnTerminate（），并根据返回状态不同执行不同的逻辑
    			 */
    			public interface IBehaviour {
    			  //
    			  //  //创建对象请调用Create()释放对象请调用Release()
    			  //  protected Behavior() {
    			  //    setStatus(EStatus.Invalid);
    			  //  }
    
    			  EStatus tick();//设置调用顺序，onInitialize--update--onTerminate
    
    			  void onInitialize();//当节点调用前
    
    			  EStatus update();//节点操作的具体实现
    
    			  void onTerminate(EStatus Status); //节点调用后执行
    
    			  void release();//释放对象所占资源
    
    			  void addChild(IBehaviour child);
    
    			  void setStatus(EStatus status);
    
    			  EStatus getStatus();
    			};
    			/************************************************************************/
    			/* 动作基类
    			/* 具体执行动作                                   */
    
    			/************************************************************************/
    			public interface IAction extends IBehaviour {
    
    			}  
    			/************************************************************************/
    			/* 组合结点
    			 */
    
    			import java.util.List;
    
    			/************************************************************************/
    			public interface IComposite extends IBehaviour {
    
    			  void addChild(IBehaviour child);
    
    			  void removeChild(IBehaviour child);
    
    			  void clearChild();
    
    			  List<IBehaviour> getChildren();
    
    			  void setChildren(List<IBehaviour> behaviours);
    			}
    
    			/************************************************************************/
    			/* 条件基类
    			/* 具体执行动作                                   */
    
    			/************************************************************************/
    			public interface ICondition extends IBehaviour {
    
    			  boolean isNegation();
    
    			  void setNegation(boolean negation);
    			}
    
    			/************************************************************************/
    			/* 装饰结点
    			/* 装饰：
    			*********************************************************************** */
    			public interface IDecorator extends IBehaviour {
    
    			}  
    			/************************************************************************/
    			/* 顺序节点                                                             */
    			/*顺序器：依次执行所有节点直到其中一个失败或者全部成功位置              */
    
    			import com.lizhao.ai.ifs.IComposite;
    
    			/************************************************************************/
    			public interface ISequence extends IComposite {
    
    			}  
    			/************************************************************************/
    			/* 选择节点
    			/* 选择器:依次执行每个子节点直到其中一个执行成功或者返回Running状态     */
    
    			import com.lizhao.ai.ifs.IComposite;
    
    			/************************************************************************/
    			public interface ISelector extends IComposite {
    
    			}  
    			/************************************************************************/
    			/* 并行节点
    			/* 并行器：多个行为并行执行                                             */
    
    			/************************************************************************/
    			public interface IParallel extends IComposite {
    
    			}

三、然后写了各自的基类，用于实现一些通用的方法

先看继承关系

![20180525163655988][]

看代码

import com.lizhao.ai.common.EStatus;
    		import com.lizhao.ai.ifs.IBehaviour;
    
    		/**
    		 * Behavior接口是所有行为树节点的核心，且我规定所有节点的构造和析构方法都必须是protected，以防止在栈上创建对象，
    		 * 所有的节点对象通过Create()静态方法在堆上创建，通过Release()方法销毁
    		 * 由于Behavior是个抽象接口，故没有提供Create()方法，本接口满足如下契约
    		 * 在Update方法被首次调用前，调用一次OnInitialize函数，负责初始化等操作
    		 * Update（）方法在行为树每次更新时调用且仅调用一次。
    		 * 当行为不再处于运行状态时，调用一次OnTerminate（），并根据返回状态不同执行不同的逻辑
    		 */
    		public abstract class BaseBehavior implements IBehaviour {
    
    		  protected EStatus status;
    
    		  //创建对象请调用Create()释放对象请调用Release()
    		  protected BaseBehavior() {
    			setStatus(EStatus.Invalid);
    		  }
    
    		  //包装函数，防止打破调用契约
    		  public EStatus tick() {
    			//update方法被首次调用前执行OnInitlize方法，每次行为树更新时调用一次update方法
    			//当刚刚更新的行为不再运行时调用OnTerminate方法
    			if (status != EStatus.Running) {
    			  onInitialize();
    			}
    
    			status = update();
    
    			if (status != EStatus.Running) {
    			  onTerminate(status);
    			}
    
    			return status;
    		  }
    
    		//  //释放对象所占资源
    		  public void release(){
    		  };
    		  public void setStatus(EStatus status) {
    			this.status = status;
    		  }
    
    		  public EStatus getStatus() {
    			return status;
    		  }
    
    		  @Override
    		  public void onInitialize() {
    		  }
    
    		  @Override
    		  public void onTerminate(EStatus Status) {
    		  }
    		}
    	
    		import com.lizhao.ai.ifs.IBehaviour;
    		import com.lizhao.ai.ifs.IComposite;
    		import java.util.ArrayList;
    		import java.util.List;
    		public abstract class BaseComposite extends BaseBehavior implements IComposite {
    
    		  protected ArrayList<IBehaviour> children = new ArrayList<>();
    
    		  @Override
    		  public void addChild(IBehaviour child) {
    			children.add(child);
    		  }
    
    		  @Override
    		  public void removeChild(IBehaviour child) {
    			children.remove(child);
    		  }
    
    		  @Override
    		  public void clearChild() {
    			children.clear();
    		  }
    
    		  @Override
    		  public List<IBehaviour> getChildren() {
    			return children;
    		  }
    
    		  @Override
    		  public void setChildren(List<IBehaviour> behaviours) {
    			this.children = (ArrayList<IBehaviour>) behaviours;
    		  }
    		}
    
    		import com.lizhao.ai.ifs.ICondition;
    		public abstract class BaseCondition extends BaseBehavior implements ICondition {
    		  protected boolean negation = false;
    
    		  @Override
    		  public boolean isNegation() {
    			return negation;
    		  }
    
    		  @Override
    		  public void setNegation(boolean negation) {
    			this.negation = negation;
    		  }
    
    		  protected int getRandom() {
    			Double random = Math.random() * 100;
    			//    int i = random.intValue();
    			return random.intValue();
    		  }
    		}
    		
    				
    		import com.lizhao.ai.ifs.IAction;
    
    		public abstract class BaseAction  extends BaseBehavior implements IAction {
    		}

四、接下来就是写具体的实现类了，不列出来了，去下载具体代码看吧。里面的逻辑是根据随机数判断的，因为没有具体的场景。

![201805251637126][]

五、之后就是将这些行为都挂到树上了，写一个BehaviorTree，里面有一个根节点，进行遍历操作。

而树的构造方式这边使用一个BehaviorTreeBuilder，用的是Stack(之前自己也写过树，这个小哥用的stack方式确实是比较好)，具体的看下面代码

六、最后就是写一个测试方法来调用下了，我们将会构建这么一个逻辑，  
创建了一名角色，该角色一开始处于巡逻状态，  
一旦发现敌人，先检查自己生命值是否过低，如果是就逃跑，  
否则就攻击敌人  
比原文的逻辑简化了一部分，因为一直在写代码，没运行起来，不知道结果，就简化了，剩下部分会在下一篇补上

直接画图的话就是这么个结构

SelectorImpl  
\--SequenceImpl  
\--ConditionIsSeeEnemy  
\--SelectorImpl  
\--SequenceImpl  
\--ConditionIsHealthLow  
\--ActionRunaway  
\--ActionAttack

\--ActionPatrol

具体代码

public class Main {
    				public static void main(String[] args) {
    					BehaviorTreeBuilder builder = new BehaviorTreeBuilder();
    					BehaviorTree behaviorTree =
    						  builder.addBehaviour(new SelectorImpl())
    							.addBehaviour(new SequenceImpl())
    							  .addBehaviour(new ConditionIsSeeEnemy())
    								.back()
    							  .addBehaviour(new SelectorImpl())
    								.addBehaviour(new SequenceImpl())
    								  .addBehaviour(new ConditionIsHealthLow())
    									.back()
    								  .addBehaviour(new ActionRunaway())
    									.back()
    								  .back()
    								.addBehaviour(new ActionAttack())
    								  .back()
    								.back()
    							  .back()
    							.addBehaviour(new ActionPatrol())
    						.end();
    
    					//模拟执行行为树
    					for (int i = 0; i < 10; ++i){
    					  behaviorTree.tick();
    					  System.out.println("--------------" + i + "------------");
    					}
    
    					System.out.println("pause ");
    				  }
    				}

运行结果

运行结果：
    			Not SeeEnemy
    			ActionPatrol 巡逻
    			--------------0------------
    			Not SeeEnemy
    			ActionPatrol 巡逻
    			--------------1------------
    			Not SeeEnemy
    			ActionPatrol 巡逻
    			--------------2------------
    			SeeEnemy
    			Health is low
    			ActionRunaway 跑路
    			--------------3------------
    			Not SeeEnemy
    			ActionPatrol 巡逻
    			--------------4------------
    			SeeEnemy
    			Health is low
    			ActionRunaway 跑路
    			--------------5------------
    			Not SeeEnemy
    			ActionPatrol 巡逻
    			--------------6------------
    			SeeEnemy
    			Health is low
    			ActionRunaway 跑路
    			--------------7------------
    			SeeEnemy
    			Health is low
    			ActionRunaway 跑路
    			--------------8------------
    			SeeEnemy
    			Health is low
    			ActionRunaway 跑路
    			--------------9------------
    			pause

nice  
上面的代码在码云上 https://gitee.com/lizhaoandroid/BehaviorTree ，定格分支为release1.1上  
可以加qq群一起学习讨论Java游戏服务器开发的相关知识 676231524

[20180525163612158]: /images/20220524/262ddcd419f544198817bf9d8619865a.png
[2018052516362722]: /images/20220524/e90e35e0f6a64003945b59ed6d4b417e.png
[20180525163655988]: /images/20220524/f86c1fa75c7345788de9c37cfb259896.png
[201805251637126]: /images/20220524/2f37732cdc9b4b06b33aa9e7507391d6.png